现代计算机的系统架构十分复杂。在服务器中，双路处理器已经十分常见。最近Arm处理器实现双路共384核心，要知道目前Linux内核最高只支持256核，这就有点尴尬。

多路处理器将越来越普遍，对性能的影响和传统架构有不小的差别，这个议题放到后面再讨论。首先需要厘清几个概念，在计算机的主板上，有几个CPU插座，就是挂载几颗CPU，通常是Socket插槽。还有H插槽式的，主要在笔记本等小型设备。而每颗CPU可以集成很多核，又叫Core，这里Core说的是物理Core。每个物理Core又能够支持两个逻辑核。所以和CPU相关的概念至少有三个：1、处理器，是指插在主板插槽那个芯片。双路处理器是指两颗芯片。2、物理核，是在芯片中真正集成的，光刻机实打实刻出来。3、逻辑核，通过超线程技术，在物理核基础上模拟出来。这三个概念会在下面内容中，会有严格的区分。在操作系统命令中，主要看到的是逻辑核，不太关注到物理核和多路处理器。

虽然传统架构相对简单，但和现代架构要解决的问题却是一样的。我们以传统的单处理器为例，主板上搭载北桥芯片和南桥芯片。北桥芯片主要负责高速连接，通过内存控制器，连接内存和显卡。CPU通过前端总线FSB和北桥芯片读写内存和显卡。南桥芯片主要负责低速连接，如I/O接口，包括网卡和磁盘，还有键盘鼠标等。这里要画个重点，北桥芯片和南桥芯片的作用，这个很容易被忽略。

先声明下，逻辑核在高速缓存上如何共享，我没有专门研究过，可能会有所不同。在物理核上，主要有L1和L2高速缓存，L3高速缓存目前是片内共享的，即整个CPU内部共享的。更早之前，L2和L3是集成在主板上。L1高速缓存被拆分成L1d和L1i，即数据缓存和指令缓存。

说完前面的基础资料后，我们来看下一个指令执行时的延迟是什么情况。

1、如果数据在寄存器中，1个cycle。

2、如果数据在高速缓存中，3-20个cycle。

3、如果数据在主存中，则需要通过FSB，向北桥芯片的内存控制器发起读取指令，240个cycle。

上述的3个值不是精准的值，但数量级差不多。

说完以上内容，就很容易理解几个场景下，这些硬件如何影响到性能，以及影响程度有多大。

1、等待I/O，通过低速南桥芯片读写数据，对延迟影响无需赘述。

2、线程切换，线程的上下文被回写到主存，再次被调度时，至少要面对几个性能惩罚，缓存缺失，逻辑核漂移。

对于这个问题的解决，多数会采用CPU亲和的解决方案。这里有个坑，并不是相邻的逻辑核就是在一起。

3、原子操作和内存屏障，这个问题和缓存一致性协议是一起的。多核在同时读写一块内存时，都要考虑这个问题。

但我们在前面说过，L3缓存是片内共享，所以在单路处理器系统中，基本在L3缓存就解决了。包括目前由disruptor引起很火的伪共享问题，并没有所说的，对性能有那么大的影响。

4、缓存行和巨页问题，这是作为基础知识就好了。主要体现在内存管理这块。